크고 작은 설치류 모델 바네스 미로 테스트 전략

Summary

마른 땅 반스 미로 널리 응답 약간 혐오 자극에 공간 탐색 능력을 측정하는 데 사용됩니다. 연속 일 동안 대조군의 성능 (탈출 케이지를 찾습니다 예를 들어 지연 시간) 일반 학습과 기억을 나타내는 향상. 쥐와 생쥐의 차이는 여기에 자세히 설명되어 있습니다 장치 및 방법의 변경을 필요로.

Abstract

공간 학습과 실험실 설치류의 메모리는 종종 물과 마른 땅 (반스) 미로입니다 가장 인기있는 미로에서 탐색 기능을 통해 평가된다. 세션이나 실험을 통해 성능 향상은 탈출 케이지 / 플랫폼 위치의 학습과 기억을 반영하는 것으로 생각된다. 물 미로보다 스트레스를 고려, 반스 미로 똑같이 둘레 가장자리의 간격으로 여러 구멍이있는 원형의 플랫폼 상단의 비교적 심플한 디자인입니다. 하나가 탈출 케이지에 이르게하는 동안 구멍 중 하나를 제외하고 모두는 거짓 바닥 또는 블라인드 끝입니다. 약간 혐오 자극 (예를 들어, 밝은 머리 위의 조명은) 탈출 케이지의 위치를 동기 부여를 제공한다. 이스케이프 케이지를 찾는 지연 세션 동안 측정 될 수 있지만, 추가적인 엔드 포인트는 전형적으로 비디오 녹화를 요구한다. 그 비디오 녹화에서 자동 추적 소프트웨어의 사용은 물 미로에서 생산하는 (예를 들어 유사하다 엔드 포인트의 다양한 생성 할 수 있습니다 </ EM> 주행 거리, 속도 / 속도, 올바른 사분면에 소요되는 시간, 시간), 휴식 및 대기 시간 확인 / 이동 보냈다. (즉, 임의의 직렬 또는 직접) 검색 전략의 종류도 분류 될 수있다. 반스 미로 건설 및 테스트 방법론은 쥐와 같은 마우스와 같은 작은 설치류, 큰 설치류 다를 수 있습니다. 추가 – 미로 큐가 쥐에 대한 효과가 예를 들어, 작은 야생 설치류는 미로 주위에 시각적 인 장벽 내 미로 단서가 필요할 수 있습니다. 적절한 자극은 탈출 케이지를 찾습니다 쥐에게 동기를 부여하는 식별되어야합니다. Barnes와 물 미로 두 시간 4-7 시험 시험은 일반적으로 개선 된 학습과 기억의 성능 (예를 들어, 짧은 대기 시간이나 경로가 탈출 플랫폼이나 케이지를 찾을 길이) 및 / 또는 실험 그룹 사이의 차이를 감지하는 데 필요한로 소요될 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 반스 미로는 공간 탐색 능력을 측정하는 널리 사용되는 행동 평가하고유전 적, 신경 행동 조작, 또는 약물 / 독성 물질 노출에 의한 잠재적 중단.

Introduction

공간 학습과 실험실 설치류에서 메모리는 첫 번째 음식 강화제 ^1을 찾을 골목길의 미로를 탐색 음식 박탈 쥐로 평가되었다. 몇 년 후, 공간 참조 메모리 시스템 ^2를 제안했다. 테스트 세션 내에서 또는 시험 메모리를 참조 작업 메모리 달리, 참조 메모리 테스트 세션이나 실험에 걸쳐 메모리를 참조하여 더 자세히 장기 메모리에 관한 것이다.

미로의 몇 가지 유형이 해마에 의존하는 공간 학습과 기억 크고 작은 설치류 (예를 들어, 물 미로, 여러 T-미로, 레이디 얼 미로와 마른 땅 미로) ^3-6의 비 침습적 평가로 개발되고있다. 여기에서, 우리는 먼저 박사 캐롤 반즈 ^(7)에 의해 1979 년에 설명 된 원형 플랫폼이나 반즈 미로에 초점을 맞추고있다. 이 미로 래트 수 (Ra 비롯한 설치류 모델의 광범위한 탐색 공간 학습 및 기억을 시험하는 데 사용되어왔다ttus의 norvegicus), 마우스 (뮤스 musculus)는, 마우스 (Peromyscus maniculatus bairdii를) 사슴 캘리포니아 마우스 (Peromyscus 포니), 및 hystricomorph 설치류 (예 degus [Octodon의 degus]) ^8-13. 바네스 미로를 사용하여 평가 다른 종은 미국의 바퀴벌레 (Periplaneta 아메리) ^14, 옥수수 뱀 (뱀 가죽 guttata guttata) ^(15)를 포함   squamate 파충류 (예 측 얼룩이 생깁니다 도마뱀 [우타 stansburiana]) ^16, 그리고 인간이 아닌 영장류 (예를 들어, 마우스 여우 원숭이 [Microcebus의 murinus]) ^17. 실험실에서, 반스 미로 성능이 발달 비스페놀 A (BPA) 또는에 티닐 에스트라 디올 (EE2) 노출 ^9-1113 후 신경 독성의 지표로 사용되어왔다. 또한 일반적으로 알츠하이머 병 관련 데프에게 다양한 마우스 종자 ^{18 ~ 21,} 노화 효과 ^7,22-28의 평가의 행동 표현형을 위해 사용되는동물 모델 ^{3,29-33뿐만} 아니라, 운동,식이 요법, 환경, 신진 대사 변경 ^34-42의 효과에 icits.

반스 미로 사용의 주요 장점은 모두 마우스 ⁽⁴⁴⁾ 플라즈마 코르티 코스 테론 농도의 심각한 증가를 유도 할 수 있지만이 같은 모리스 물 미로 ⁽⁴³⁾ 등의 물 미로를 기준으로 한 ​​주제에 덜 스트레스를 유도하는 것입니다. 마른 땅 미로 같이, 반스 미로 지상파 설치류 ^(45)에 대한 더 많은 ethologically 관련 될 수있다. 물 미로 성능이 쥐 ^3,46,47의 유전자 변화에 더 민감하게 반응하는 것으로되어 있지만, 반스 미로 성능 기타 특정 변경 ^{48, 49에} 더 민감하다. 물 미로 사용이 불가능 설치류 모델에서, 반스 미로는 공간 기억 보존 ^(31)의 미세 조정 평가를 제공 할 수 있습니다. 일반적으로 반스 미로 (즉, 밝은 빛)에 사용되는 약간 혐오 자극,그러나, 탈출 케이지 ^{(45)의 위치를} 쥐에 대한 충분한 동기를 부여하지 않을 수 있습니다. 또한, 설치류 동물들이 탈출 케이지를 입력하지 않은 경우에는 처벌이 발생하지 배울 수 있습니다. 따라서, 대신에 적극적으로 탈출 케이지를 검색, 일부 설치류 적극적으로 각 시험의 오랜 기간의 미로를 탐험. 켄 나드 우드 러프 – 팩 ^(24)에 의해 리뷰,이 증가 된 탐사 탈출 케이지, 경로 길이를 찾기 위해 대기 시간을 연장하고, 오류의 수를 증가시킬 것이다. 따라서, 대기 시간, 에러율, 정확하고 잘못된 사분면, 속도에 소요되는 시간, 시간, 이동 시간, 휴식 및 검색 전략 등 다양한 매개 변수의 측정은, 집합 적으로 각 과목의 공간 탐색 학습과 기억 능력 ^8의 더 나은 지표를 제공 할 수있다 ^-10. 또한, 성능이 먼저 탈출 케이지 (차 측정) 또는 이스케이프 케이지 (총 측정)를 입력 할 수있는 대기 시간을 찾기 위해 대기 시간으로 측정 할 수 있습니다. 일부는이 인자가성능의 기본 조치가 전체 측정 ^(50)보다 공간 학습을보다 정확하게 반영 것을 에드. 여기에 설명 된 예제를 포함하여 대부분의 연구는 오류 속도 및 검색 전략을 결정하기 위해 탈출 케이지를 입력 대기 시간을 사용합니다. 또한, 일부 추적 소프트웨어 시스템은 올바른 대 잘못 구멍 스니핑의 주파수를 측정 할 수있는 세 가지 점 품 검출 시스템이있다. 마지막으로, 미로 철저하게 단서를 제공하거나 이후 동물에 혼란 증명할 수있는 후각 신호를 제거하는 실험 사이의 에탄올로 세척해야합니다.

반스 미로 디자인은 다양하지만, 일반적으로 각 가정이나 탈출 케이지로 연결 중 하나만, 12 또는 20 잠재적 탈출 구멍이 있습니다. 탈출 케이지 (벽이없는 미로에) 직접 미로 상단의 탈출 구멍 아래 어느 자리 나 미로의 주변 벽에 내장 할 수있다. 단서는 m 내에서 약 16.5 cm 높이 또는 폭 (크기의 다양한아제) 수평선에 바닥에서 미로 외부 방 벽의 천장에 배치 폭 21.6 cm가. Peromyscus 종에 대한 반스 미로 디자인의 1-5 예를 보여줍니다 (그림 1)과 쥐 (그림 2-5)를 도시한다. 플러그 또는 false 바닥은 미로에서 떨어지는에서 동물을 방지하기 위해 nonescape 구멍을 커버해야한다. 테스트 룸의 크기는 다양 할 수 있습니다 (1 ~ 20 ^평방 미터)하지만, 방에 동물을 익숙하게 비디오 셋업 (사용 된 경우)가 탑재 된 컴퓨터를 수용하고, 장소, 미로에 대한 충분한 공간을 제공 할만큼 충분히 커야합니다 실험은 그들의 존재가 동물의 성능을 방해하지 않도록 미로 장치로부터 거리 (최소 ~ 122cm)에 앉아하는 데 필요한 권한입니다. 탈출 케이지의 위치 할당 치료 그룹과 성 사이에 균형을해야합니다. 여기에 설명 된 특정 절차 인트라 미로 악취 큐, 일부 연구의 사용을 억제하기위한 실험간에 미로 회전이 포함되지 않지만이 절차 ^(50)를 통합 할 수 있습니다. 우리의 절차에서, 미로는 냄새의 신호를 제거하기 위해 시험과 에탄올로 닦아된다.

1) 무작위, 운영 체제는 정의 미로의 중앙을 가로 지르는 경로로 구분 구멍의 지역화 검색, 2) 직렬로 정의 : 탈출 케이지의 위치에서 검색 전략의 세 가지 유형 (반즈 ^7로 원래 되나 "패턴") 정의 된 체계적인 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 연속 구멍의 검색, 3) 직접 또는 공간, 두 번 이상 세 이하의 오류 미로 센터를 횡단하지 않고 올바른 사분면에 직접 탐색으로 정의. 일반적으로, 반복 테스트를, 설치류는 일반적으로 (임의의 시리얼 및 직접) ⁵¹ 나열된 순서대로 검색 전략을 통해 진행. 이스케이프 케이지없이 프로브 시험은 또한 메모리 ^(50)의 또 다른 척도로서 사용될 수있다.

프로토콜 및 대표여기 결과는 설치류의 두 가지 유형 (Peromyscus 종 – 그렇지 않으면라고 작은 설치류)과 쥐를 위해 개발되었다. 이러한 일반적인 절차는 또한 타고난 및 / 또는 비근 교계 마우스 (뮤스 musculus)에 보유 할 수 있지만, 다른 연구는 이러한 후자의 종 ^{18 ~ 21에} 대한 잠재적 인 방법론의 차이에 참고해야한다.

Protocol

1. 작은 설치류에 대한 반스 미로 절차 미로와 장소 위의 천장의 조명을 켜 실험실 문 외부에 표시 "를 입력하지 마십시오." 약 30 분 전에 습관을 허용하는 최초의 재판을 시작으로 테스트 룸에 정상적인 가정 케이지에 마우스를 가져옵니다. 실내가 조용한 경우에, 그렇지 않으면 이러한 예방 조치가 고려 될 수 있으며, 화이트 노이즈를 포함 할 필요가 없다. 추적 프?…

Representative Results

성적으로 성숙한 남성 사슴 마우스는 널리 환경을 통해 전파되는 잠재적 인 번식 파트너를 찾을 수있는 강화 된 공간 탐색 능력에 따라 달라집니다. 태아기 테스토스테론에 성인 노출은 모두이 나중에 성인 남성의 행동 (53)를 구성하고 활성화에 필수적이다. 따라서, 그것은 내분비 교란 화합물에 초기 노출이 남성이 나중에 특성을 방해 할 수있는 것으로 추정되었다. 이 가설을 테스트하?…

Discussion

반스 미로 테스트 절차에서 중요한 단계는 다음과 같습니다 : 1), 이스케이프 케이지를 찾습니다 동물 동기를 부여하기 위해 적절한 약간 혐오 자극을 제공 2) 직원, 외부 소음 제어 테스트, (일정한 조건이 동물 실험을 통해 유지된다 예를 들어, 테스트 시간을 보장 및 성능에 영향을 미칠 수있는 다른 자극), 3) 실험 영상 최적화하고 보장 적절한 비디오 녹화 및 백업 파일을 기록하고, 4) 70 % …

Materials

NOTE: Those items that are for small rodents only are bolded. Those items that are for large rodents only are italicized. Items neither bolded nor italicized are for both.
Barnes Maze platform with 12 or 20 escape holes every 30°. For rats, each hole is 10.5 cm in diameter and 4 cm from the maze top edge. For use with automated tracking programs, a black top for white rodents or a white top for pigmented rodents is needed. For mice and rats, this circular top is 95 and 122 cm in diameter, respectively.	US Plastics Corp, Lima, OH	42625	This is the top of the Barnes Maze and the surface that the rodent is placed upon. It can be constructed from a variety of materials (e.g. Plexiglas), but for endocrine disruptor work, polypropylene BPA-free material is optimal. One of the holes leads to the an escape cage; all other holes are blind-ending or false-bottomed. For the rat maze, small slides on the underside of the maze platform allow the escape cage and false bottoms to slide in.
2" Polypropylene pipe plug (24) 2" 90° Black polypropylene elbow (12) 2" x 6" Polypropylene pipe nipple (1)	US Plastics Corp, Lima, OH	30724 32086 30712	These are only necessary for the small rodent (e.g. mouse) Barnes Maze. These adaptations are either blind-ending tubes/elbows or one of the tubes is connected to the pipe nipple that then leads to the escape cage.
False bottoms for rat Barnes Maze			These were custom made of ABS plastic and vacuum molded for the rat maze apparatus.
Circular aluminum wall/barrier (50 cm high) around the maze	Ace Hardware, Columbia, MO		In the case of small rodents (e.g. mice), this barrier prevents them from falling off the maze; the rat apparatus generally does not require this. The wall may not be needed for laboratory mice that are relatively tame.
Support stand for maze platform top	US Plastics Corp, Lima, OH	42625	The stand supports the maze platform top such that it is elevated above the floor (typically, 70-100 cm) to motivate the rodent to locate the escape cage. The stand can be constructed of any material.
White noise	SleepMate Sound Conditioner, Marpac, Rocky Point, NC	980A	Background noise may be used to block out peripheral acoustic cues that may confound Barnes Maze testing across trials and animals
Light fixtures and 300-500 watt bulbs encased in aluminum shells. For example, Utilitech 500-watt halogen portable work lights.	Ace Hardware or Lowes		Bright lights provide a mildly aversive stimulus which motivate the rodent to locate the escape cage. The lights are generally suspended ~150 cm above the maze top.
Escape cage. For small rodents, this can be a polypropylene cage (27.8 x 7.5 x 13 cm).	Ancare, Bellmore, NY	N40 PP	The rat escape cage here was custom built and has a ramp leading into the escape cage.
Opaque tube (rats only) (27 cm diameter; 23 cm height) with a piece of thick cardboard to cover the top.			The tube is placed in the center of the maze and the rat is placed into the tube from the top which is covered with the cardboard. A handle on the outside of the tube allows easier lifting of the tube, which then begins the trial. The tube can be constructed of any material, but should be opaque.
High resolution video camera (e.g. Panasonic Digital Video Camera)	Panasonic, Secaucus, NJ	ICV19458	The video camera is positioned overhead and records trials for later analysis.
Extra- or intra-maze geometric cues made of high quality cardboard construction paper	Any office supply store, such as Staples.		These visual cues orient the animal within the maze environment, providing cues as to the spatial location of the escape cage; in rats, extra-maze cues on the walls work well, whereas in small rodents that require a wall around the maze, intra-maze cues must be used.
Black curtain to surround the maze (small rodents only)	Any fabric and crafts store, such as Jo-Ann Fabrics		A black curtain is used in small rodents (especially wild species, e.g. Peromyscus) to maintain attention within the maze confines.
70% ethanol	Fisher Scientific	BP2818-4	After each trial, the maze top and escape cage are cleaned to eliminate potential odor cues for consecutively tested rodents.
Tracking software program, such as Ethovision, and computer with appropriate video card and substantial (1 TB or more) hard-drive space. Alternatively, videos can be recorded directly to the computer for later analysis using a program such as Win TV (Hauppauge Computer Works, Inc.).	Noldus (Leesburg, VA)		Tracking software is required to analyze trials for latency to locate the escape cage, velocity, distance traveled, time spent resting, time spent moving, time spent in the correct versus incorrect quadrants, time spent around the escape hole, number of errors or entries into incorrect holes, and overall search strategy employed to find the escape cage.
External hard drives, such as Seagate or WD, with a minimum 1- 2 TB of memory	Any office supply store, such as Staples.		Videorecordings should be backed up in at least one separate location.
Videorecording program, e.g. WinTV program	Hauppauge Computer Works, Inc., Hauppauge, NY		If tracking software is not available at the time of the testing, the trials should be video-recorded for later analysis